一种以氯化锰为原料进行沉淀氧化后通过水蒸气煅烧提纯制备高纯四氧化三锰的方法与流程

本发明涉及化学材料，具体涉及一种制备高纯四氧化三锰的方法。

背景技术：

1、四氧化三锰(mn3o4)在自然界中又称黑锰矿，理论含锰量为72.03％，主要作为电子产品和新能源动力电池等行业的基础原材料。四氧化三锰产品可分为电子级和电池级，电子级四氧化三锰是生产锰锌铁氧体的关键原料，其主要应用于变压器、滤波器、电感器等产品中；电池级四氧化三锰主要应用于锂电池锰系正极材料，包括锰酸锂、磷酸锰铁锂及钠离子电池层状氧化物等。除了以上主要应用领域以外，四氧化三锰还可应用于石油增重剂、颜料、电阻等众多领域。

2、cn109052480a公开了一种四氧化三锰及其制备方法，该方法通过将电解锰粉与水调成锰浆；将铵盐溶液加入所述锰浆中，搅拌并通入氧化性气体进行反应制备四氧化三锰，该方法使得四氧化三锰的成本因电解锰粉的价格较高获取难度更大且锰粉的纯度对四氧化三锰的影响较大，在混合氧化形成四氧化三锰的阶段可能包裹进部分杂质且后续没有进一步除杂提纯工艺。

3、因此，如何进一步提高四氧化三锰的纯度提高锰含量减少杂质并降低对原料的纯度以及对价格波动的依赖性从而开发一种成本低、工艺简单，原料易获得，纯度高的四氧化三锰的合成方法是目前需要解决的问题。

技术实现思路

1、针对上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种以氯化锰为原料进行沉淀氧化后通过水蒸气煅烧提纯制备高纯四氧化三锰的方法，具体方案如下：

2、一种以氯化锰为原料进行沉淀氧化后通过水蒸气煅烧提纯制备高纯四氧化三锰的方法，包括以下步骤：

3、步骤一、将氯化锰与表面活性剂和催化剂一并溶解混合；

4、步骤二、将步骤一得到的溶液与碱液并流混合并通入氧化气体进行反应；

5、步骤三、将步骤二得到的溶液抽滤，滤渣进行烘干得到初产品四氧化三锰；

6、步骤四、将步骤三得到的初产品研磨后进行分段煅烧，得到提纯后的四氧化三锰；

7、所述步骤一中所使用的表面活性剂为edta-2na；催化剂为氯化铵；所述步骤二中使用的碱液为氢氧化钠溶液；所述步骤二中使用的氧化气体为空气；所述步骤四中煅烧所使用的气氛为空气与水蒸气的混合。

8、步骤二中碱液的添加量为200-300ml。优选的步骤二中碱液的添加量为210-250ml。

9、步骤二中反应温度为50-100℃。优选的步骤二中反应温度为70-90℃。

10、步骤二中使用空气作为氧化气体。

11、步骤二中的氧化时间为2-10h。优选的步骤二中的氧化时间为4-8h。

12、步骤四中的煅烧过程为一段煅烧：500-600℃，6-10h；二段煅烧：900-1000℃，4-8h。

13、步骤四中的煅烧过程中持续通入空气与水蒸气的混合气体。

14、经过提纯制备的高纯四氧化三锰中mn>71％。

15、本发明操作步骤简单，通过将氯化锰与表面活性剂和催化剂混合，与液碱并流混合搅拌，并通入空气氧化即可得到初产品四氧化三锰。随后通过高温煅烧并保持全程通入水蒸气与空气的混合气体即可得到提纯后的高纯四氧化三锰。该方法可以得到纯度高，杂质含量低，分散性好的高纯四氧化三锰。

16、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

17、(1)本发明在沉淀氧化阶段加入了表面活性剂和催化剂，当碱液与氯化锰溶液接触反应后，可以调控沉淀生成的氢氧化锰的形貌，减少团聚现象发生，使氢氧化锰沉淀能够氧化的更充分，使得制备四氧化三锰的粒度大小均匀，并促进反应进行，提高反应速率，减少反应时间。

18、(2)本发明在提纯阶段通过两段高温煅烧，使得初产品中未反应完全的原料氯化锰和氢氧化锰等，在第一阶段低温煅烧时先转变为锰的氧化物从而避免还未反应的原料发生融化现象造成反应不完全的情况且易发生危险，第二阶段高温煅烧可进一步形成四氧化三锰并去除部分杂质同时对四氧化三锰进行造型。

19、(3)本发明中在煅烧过程中全程保持通入水蒸气与空气的混合气体，空气中的氧可以帮助还未转换成四氧化三锰的物质转变为四氧化三锰，水蒸气可以帮助带走部分杂质且可以减少升华现象的发生，使得四氧化三锰中杂质含量减少同时四氧化三锰的损失减少，水蒸气的加入可使得混合气体中氧含量降低可以避免在煅烧过程中四氧化三锰发生过度氧化形成二氧化锰等锰氧化物造成锰含量下降四氧化三锰纯度降低的情况发生。

20、(4)本发明的制备工艺流程简单易操作，反应过程中各条件均可控，适合工业大规模生产。

21、(5)本发明制备的高纯四氧化三锰中mn含量均高于71％。

1.一种以氯化锰为原料进行沉淀氧化后通过水蒸气煅烧提纯制备高纯四氧化三锰的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种以氯化锰为原料进行沉淀氧化后通过水蒸气煅烧提纯制备高纯四氧化三锰的方法，其特征在于：所述步骤二反应温度为50-100℃。

3.根据权利要求2所述的一种以氯化锰为原料进行沉淀氧化后通过水蒸气煅烧提纯制备高纯四氧化三锰的方法，其特征在于：所述步骤二反应温度为70-90℃。

4.根据权利要求1所述的一种以氯化锰为原料进行沉淀氧化后通过水蒸气煅烧提纯制备高纯四氧化三锰的方法，其特征在于：所述步骤二使用空气作为氧化气体。

5.根据权利要求1所述的一种以氯化锰为原料进行沉淀氧化后通过水蒸气煅烧提纯制备高纯四氧化三锰的方法，其特征在于：所述步骤二通入氧化气体进行氧化2-10 h。

6.根据权利要求5所述的一种以氯化锰为原料进行沉淀氧化后通过水蒸气煅烧提纯制备高纯四氧化三锰的方法，其特征在于：所述步骤二通入氧化气体进行氧化4-8 h。

7.根据权利要求1所述的一种以氯化锰为原料进行沉淀氧化后通过水蒸气煅烧提纯制备高纯四氧化三锰的方法，其特征在于：所述步骤四的分段煅烧过程为一段煅烧：500-600℃，6-10 h；二段煅烧：900-1000℃，4-8 h。

8.根据权利要求1所述的一种以氯化锰为原料进行沉淀氧化后通过水蒸气煅烧提纯制备高纯四氧化三锰的方法，其特征在于：所述步骤四的分段煅烧过程中持续通入空气与水蒸气的混合气体。